一种六自由度线缆拖动装置的制造方法_2

文档序号:9566728阅读:来源:国知局
[0032] 图10为本发明一【具体实施方式】的六自由度线缆拖动装置中Y向电机的电磁结构 示意图;
[0033] 图11为本发明一【具体实施方式】的六自由度线缆拖动装置中Y向电机的YZ向定子 磁钢阵列充磁方向示意图;
[0034] 图12为本发明一【具体实施方式】的六自由度线缆拖动装置中Y向电机的X向定子 磁钢阵列充磁方向示意图;
[0035] 图13为本发明一【具体实施方式】的六自由度线缆拖动装置中Y向电机的PCB动子 线圈阵列接线示意图;
[0036] 图14为本发明一【具体实施方式】的六自由度线缆拖动装置中Y向电机的PCB动子 线圈板外部结构示意图;
[0037] 图15为本发明一【具体实施方式】的六自由度线缆拖动装置中的PCB线圈层间排布 及层间连接方式示意图;
[003引图16为本发明一【具体实施方式】的六自由度线缆拖动装置的Y向电机在YZ向发力 体Y向运动时的出力仿真结果示意图;
[0039] 图17为本发明一【具体实施方式】的六自由度线缆拖动装置的Y向电机在YZ向发力 体Z向运动时的出力仿真结果示意图;
[0040] 图18为本发明一【具体实施方式】的六自由度线缆拖动装置的Y向电机在X向发力 体X向运动时的出力仿真结果示意图;
[0041] 图19为本发明一【具体实施方式】的六自由度线缆拖动装置的Y向电机在X向发力 体Z向运动时的出力仿真结果示意图。
【具体实施方式】
[0042] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加清晰易懂,下面结合附图对本发明 的【具体实施方式】做详细的说明。需说明的是,本发明附图均采用简化的形式且均使用非精 准的比例,仅用W方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0043] 请参考图1至图4,所述磁浮平面电机包括磁浮平面电机动子420、磁浮平面电机 定子410W及线缆430,所述线缆430的一端通过连接端440与所述磁浮平面电机动子420 固接。
[0044] 本发明提供的六自由度线缆拖动装置,与磁浮平面电机同步运动,
[0045] 包括;X向电机、Y向电机W及用于连接X向电机和Y向电机的连接机构300,其中,
[0046] 所述连接机构300的一端延伸至磁浮平面电机定子410的底部,另一端延伸至所 述磁浮平面电机定子410的上方,所述连接构件300还同时起到为X向电机导向的作用;
[0047] 所述X向电机包括X向电机定子线圈110、X向电机动子磁铁120W及X向电机动 子导轨130,所述X向电机定子线圈110与X向电机动子导轨130均沿X方向固定于所述连 接机构300上,所述X向电机动子磁铁120限位于所述X向电机动子导轨130内,并与线缆 430的一头和磁浮平面电机动子420的连接端440固接;
[004引所述Y向电机包括Y向电机动子线圈210和Y向电机定子磁钢220,所述Y向电机 定子磁钢220固定于所述磁浮平面电机定子410的底部,所述Y向电机动子线圈210与所 述连接机构300固接,并能够在所述Y向电机定子磁钢220上沿Y方向运动,所述线缆430 另一头与所述Y向电机动子线圈210连接端固接。
[0049] 送样,利用X向电机动子磁铁120带动连接端440沿X方向运动,进而拖动线缆 430沿X向与磁浮平面电机动子420同步运动;Y向电机定子磁钢220通过连接机构300的 连动,拖动线缆430沿Y向与磁浮平面电机动子420同步运动,从而实现线缆430与磁浮平 面电机动子420的同步跟随运动。
[0050] 较佳地,请重点参考图4和图5,所述X向电机动子磁铁120包括第一连接件121、 两组第一磁钢阵列122W及两组第一背铁123,所述两组第一磁钢阵列122分设于所述X向 电机定子线圈110的两侧,每个第一磁钢阵列122远离X向电机定子线圈110的一侧固定 有一个第一背铁123,所述第一连接件121将所述的两组第一磁钢阵列122W及两组第一背 铁123固定形成一个U型块,所述U型块的开口处固定连接有向外翻折的导轨滑块124,所 述导轨滑块124限位于所述X向电机动子导轨130相对应的凹槽131内,较佳地,所述第一 背铁123属导磁材料;所述第一连接件121属不导磁材料。
[0051] 较佳地,所述X向电机定子线圈110和Y向电机动子线圈210均采用PCB板式线 圈,具体地,请重点参考图5和图6,所述PCB板式线圈包括外部线圈板111,所述外部线圈 板111内设有依次排列的方形线圈114。较佳地,所述外部线圈板111上设有若干层间连接 孔112,每个层间连接孔112对应所述方形线圈114的一层导线;所述外部线圈板111上还 设有若干H相线圈引接线孔113,引入H相电流。本发明采用PCB板式线圈,使得线圈阵列 可W做成一个整体,不需要添加任何固定和封装线圈阵列的外围框架,使得X向电机定子 线圈110和Y向电机动子线圈210的结构强度更强、可靠性更高;同时,由于无需线圈的封 装结构,可W将电机动子垂向尺寸做得更小,可W将气隙间距缩至更小,更加充分地利用磁 钢阵列的有效磁密,增大电机推力;另外,采用PCB板式线圈,线圈尺寸可W更加接近设计 值,减小漆包线线圈制造工艺缺陷引起的推力干扰及推力波动,同时可W将线圈阵列表面 的平面度做得更好。
[0052] 较佳地,请重点参考图7,所述X向电机动子磁铁120的阵列排列方式为主磁极磁 铁N、主磁极磁铁Hl、主磁极磁铁S、主磁极磁铁肥,依次循环,上述主磁极磁铁125、126、 127U28的充磁方向也如图7中所示,磁铁的具体数量可根据推力需要而扩展,但无论磁铁 的数量为多少,所述X向电机动子磁铁120组成的阵列的总宽度必须满足如下要求:
[0053] Wa^ 3XWi (1)
[0054] 其中,Wi为相邻的两个方形线圈114中必线的间距。
[00巧]请重点参考图8,图中示意了X向电机动子磁铁120在X向跟随过程中的两个位 置;I和II,当动子在位置I时,由线圈a、b、C组成H相线圈并通入H相电流,H相电流对 应UUVUWl;当动子在位置II时,由线圈b、c、d组成H相线圈并通入H相电流,同样,b、c、 dH相线圈对应H相电流U1、VI、W1,此时a线圈不再通电,动子在跟随过程中,依次如上述 通入H相电流。当电机两个相邻的定子线圈中必距离T与Wi满足后文式(2)时,则通入 的H相电流需要满足后文式(4)之关系;当T与Wi满足后文式化)时,则通入的H相电流 需要满足后文式(7)之关系。
[0056] 较佳地,请重点参考图9至图12,所述Y向电机定子磁钢220包括第二背铁S-I、 设于所述第二背铁S-I上的X向磁钢阵列X-S和两组YZ向磁钢阵列YZ-Sa、YZ-Sb,磁钢阵 列的Y向长度可W根据行程需要增加,所述两组YZ向磁钢阵列YZ-Sa、YZ-訊分设于所述X 向磁钢阵列X-S的两侧。较佳地,所述YZ向磁钢阵列YZ-Sa、YZ-Sb的排列方式为磁铁N、 磁铁H1、磁铁S、磁铁肥,四种磁铁221、222、223、224依次循环;所述X向磁钢阵列X-S的 排列方式为磁铁N、磁铁H、磁铁S,H种磁铁225、226、227依次循环,X向磁钢阵列X-S因为 磁铁制造及安装工艺限制,将磁阵列分成多个小段,每段的具体长度可W根据需要改变,但 每段的磁铁排布与充磁方向均需与图12相同。
[0057] 较佳地,请重点参考图10和图13,所述Y向电机动子线圈210包括四个YZ向发力 体YZ-Ma、YZ-Mb、YZ-Mc、
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